條款25：考慮寫出一個不拋異常的swap函數
Consider support for a non-throwing swap
swap是一個有趣的函數。最早作為STL的一部分被引入，後來它成為異常安全編程（exception-safeprogramming）的支柱，和用來處理自我賦值可能性的常見機制。因為 swap太有用了，所以正確地實現它非常重要，但是伴隨它不同尋常的重要性而來的，是一系列不同尋常的復雜性。
swap兩個對象的值就是互相把自己的值賦予對方。缺省情況下，swap動作可由標准程序庫提供的swap算法完成，其典型的實現完全符合你的預期：
namespace std {
template<typename T> // std::swap的典型實現，置換a和b的值
void swap(T& a, T& b)
{
T temp(a);
a = b;
b = temp;
}
}
只要你的類型支持拷貝（通過拷貝構造函數和拷貝賦值運算符），缺省的swap實現就能交換類型為T的對象，而不需要你做任何特別的支持工作。它涉及三個對象的拷貝：從a到temp，從 b到a，以及從temp到b。對一些類型來說，這些賦值動作全是不必要的。
這樣的類型中最重要的就是那些由一個指針組成，這個指針指向包含真正數據的類型。這種設計方法的一種常見的表現形式是"pimpl手法"（"pointerto implementation"）。如果以這種手法設計Widget 類，可能就像這樣：
class WidgetImpl { // 針對Widget數據設計的類
public:
...
private:
int a, b, c; // 可能有很多數據，意味著復制時間很長
std::vector<double> v;
...
};
class Widget { // 這個類使用pimpl手法
public:
Widget(const Widget& rhs);
Widget& operator=(const Widget& rhs)
{ // 復制Widget時,令其復制WidgetImpl對象
...
*pImpl = *(rhs.pImpl);
...
}
...
private:
WidgetImpl *pImpl; // 指針，所指對象內含Widget數據
};
為了交換這兩個Widget對象的值，我們實際要做的就是交換它們的pImpl指針，但是缺省的交換算法不僅要拷貝三個Widgets，而且還有三個WidgetImpl對象，效率太低了。當交換 Widgets的是時候，我們應該告訴std::swap我們打算執行交換的方法就是交換它們內部的 pImpl指針。這種方法的正規說法是：針對Widget特化std::swap。
class Widget {
public:
...
void swap(Widget&other)
{
using std::swap; // 此聲明是必要的
swap(pImpl, other.pImpl); // 若要置換Widget就置換其pImpl指針
}
...
};
namespace std {
template<> // 這是std::swap針對“T是Widget”的特化版本
void swap<Widget>(Widget& a, Widget& b)
{
a.swap(b); // 若要置換Widget, 調用其swap成員函數
}
}
這個函數開頭的"template<>"表明它是std::swap的一個全特化版本，函數名後面的"<Widget>"表明這一特化版本針對“T是Widget” 而設計。換句話說，當通用的swap模板用於Widgets時，便會啟用這個版本。通常，我們改變std namespace中的內容是不被允許的，但允許為為標准模板（如swap）制造特化版本，使它專屬於我們自己的類（如Widget）。
我們在Widget內聲明一個名為swap的public成員函數去做真正的置換工作，然後特化 std::swap去調用那個成員函數。這樣不僅能夠編譯，而且和STL容器保持一致，所有STL容器都既提供了public swap成員函數，又提供了std::swap的特化來調用這些成員函數。
可是，假設Widget和WidgetImpl是類模板而不是類，或許我們可以試圖將WidgetImpl中的數據類型加以參數化：
template<typename T>
class WidgetImpl { ... };
template<typename T>
class Widget { ... };
以下是方案1：
namespace std {
template<typenameT>
void swap<Widget<T> >(Widget<T>&a, Widget<T>& b)
{ a.swap(b); }
} //錯誤，不合法！
盡管C++允許類模板的偏特化（partialspecialization），但不允許函數模板這樣做。
以下是方案2：
namespace std {
template<typename T> // std::swap的一個重載版本
void swap(Widget<T>& a, Widget<T>&b)
{ a.swap(b); }
} //這也不合法
通常，重載函數模板沒有問題，但是std是一個特殊的命名空間，其規則也比較特殊。它認可完全特化std中的模板，但它不認可在std中增加新的模板（或類，函數，以及其它任何東西）。
正確的方法，既使其他人能調用swap，又能讓我們得到更高效的模板特化版本。我們還是聲明一個非成員swap來調用成員swap，只是不再將那個非成員函數聲明為std::swap的特化或重載。例如，如果Widget相關機能都在namespace WidgetStuff中：
namespace WidgetStuff {
... // 模板化的WidgetImpl等等
template<typename T> // 內含swap成員函數
class Widget { ... };
...
template<typename T> // non-member swap函數，這裡並不屬於std命名空間
voidswap(Widget<T>& a, Widget<T>& b)
{a.swap(b);}
}
現在，如果某處有代碼打算置換兩個Widget對象，調用了swap，C++的名字查找規則將找到WidgetStuff中的Widget專用版本。
現在從客戶的觀點來看一看，假設你寫了一個函數模板來交換兩個對象的值，哪一個swap應該被調用呢？std中的通用版本，還是std中通用版本的特化，還是T專用版本（肯定不在std中）？如果T專用版本存在，則調用它；否則就回過頭來調用std中的通用版本。如下這樣就可以符合你的希望：
template<typename T>
void doSomething(T& obj1, T& obj2)
{
using std::swap; // 令std::swap在此函數內可用
...
swap(obj1, obj2); // 為T類型對象調用最佳swap版本
...
}
當編譯器看到這個swap調用，他會尋找正確的swap版本來調用。如果T是namespaceWidgetStuff中的Widget，編譯器會利用參數依賴查找（argument-dependent lookup）找到WidgetStuff中的swap；如果T專用swap不存在，編譯器將使用std中的swap，這歸功於此函數中的using聲明式使std::swap在此可見。盡管如此，相對於通用模板，編譯器還是更喜歡T專用的std::swap特化，所以如果std::swap對T進行了特化，則特化的版本會被使用。
需要小心的是，不要對調用加以限定，因為這將影響C++挑選適當函數：
std::swap(obj1, obj2); // the wrong way to callswap
這將強制編譯器只考慮std中的swap（包括任何模板特化），因此排除了定義在別處的更為適用的T專用版本被調用的可能性。
總結：
首先，如果swap的缺省實現為你的類或類模板提供了可接受的性能，你不需要做任何事。任何試圖交換類型的對象的操作都會得到缺省版本的支持，而且能工作得很好。
第二，如果swap缺省實現效率不足（這幾乎總是意味著你的類或模板使用了某種pimpl手法），就按照以下步驟來做：
1. 提供一個public的swap成員函數，能高效地交換你的類型的兩個對象值，這個函數應該永遠不會拋出異常。
2. 在你的類或模板所在的同一個namespace中，提供一個非成員的swap，用它調用你的swap成員函數。
3. 如果你寫了一個類（不是類模板），為你的類特化std::swap，並令它調用你的swap 成員函數。
最後，如果你調用swap，確保在你的函數中包含一個using 聲明式使std::swap可見，然後在調用swap時不使用任何namespace修飾符。
警告： 絕不要讓swap的成員版本拋出異常。這是因為swap非常重要的應用之一是為類（以及類模板）提供強大的異常安全（exception-safety）保證。如果你寫了一個swap的自定義版本，那麼，典型情況下你提供一個更有效率的交換值的方法，也保證這個方法不會拋出異常。這兩種swap的特型緊密地結合在一起，因為高效的交換幾乎總是基於內置類型（如pimpl手法下的指針）的操作，而對內置類型的操作絕不會拋出異常。
· 如果 std::swap 對於你的類型來說是低效的，請提供一個 swap 成員函數，並確保你的 swap 不會拋出異常。
· 如果你www.2cto.com提供一個成員 swap，請同時提供一個調用成員swap的非成員swap。對於類（非模板），還要特化 std::swap。
· 調用swap時，請為std::swap使用一個using聲明式，然後在調用 swap時不使用任何namespace修飾符。
· 為用戶定義類型全特化 std 模板是好的，但絕不要試圖往std中加入任何全新的東西。
摘自 pandawuwyj的專欄
